專利名稱：氣流環(huán)形交錯均流噴射預(yù)混穩(wěn)焰的燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱能工程領(lǐng)域的燃料燃燒與流動傳熱的專用器件， 一種氣流環(huán) 形交錯均流噴射預(yù)混穩(wěn)焰的燃燒器，它既能作為陶瓷燃燒器用于高爐熱風(fēng)爐上， 也能作為一種燃燒器應(yīng)用于其它工業(yè)加熱的工業(yè)爐窯上。
二背景技術(shù)：
燃燒器(或者燃燒裝置料燃燒爐窯設(shè)備不可缺少的核心裝置，其性能與結(jié) 構(gòu)優(yōu)良與否直接影響到爐窯的燃料利用率、熱效率、以及是否滿足節(jié)能環(huán)保的 要求。目前，廣泛使用的各種燃燒器，不外有燃燒固體粉末的粉煤燃燒器、燃 燒液體燃料的高壓或低壓噴嘴燃燒器、以及燃燒氣體的擴散燃燒或者預(yù)混(半 預(yù)混)燃燒的燃燒器。各種燃燒器針對不同的行業(yè)領(lǐng)域，都有長足的發(fā)展與創(chuàng) 新，在各種燃料燃燒爐中發(fā)揮其各自的作用。對于采用擴散燃燒方式的燃燒器 己經(jīng)完成從套筒式燃燒器，逐步過渡到梳篦形空氣噴嘴的矩形燃燒器的轉(zhuǎn)換， 并發(fā)展到環(huán)形多噴嘴噴射旋流混合回流預(yù)熱穩(wěn)焰燃燒技術(shù)或者環(huán)形多噴嘴交錯 上噴預(yù)混燃燒后氣流折返預(yù)熱穩(wěn)焰強化燃燒技術(shù)。隨著燃燒技術(shù)的發(fā)展，使低 熱值煤氣的燃燒強度與火焰的穩(wěn)定性都大為提高，配合上煤氣與空氣預(yù)熱使得 燃燒溫度不斷增加、燃燒效率也逐步提高。但縱觀現(xiàn)有的煤氣燃燒器，尤其是 使用在熱風(fēng)爐上的高爐煤氣的燃燒器，由于結(jié)構(gòu)的不合理而造成煤氣與空氣混 合不佳和(或)氣流分布不均勻是常常發(fā)生事情，由此而導(dǎo)致的燃燒不完全或 燃燒不穩(wěn)定、熱負(fù)荷調(diào)節(jié)性能差等問題。如果再加上燃燒裝置與傳熱-蓄熱裝置 整體配合上也存在結(jié)構(gòu)上問題，就會造成熱風(fēng)爐傳熱效果差與蓄熱體利用率低 的現(xiàn)象。這樣的熱風(fēng)爐顯然不能滿足高爐對熱風(fēng)的風(fēng)量與風(fēng)溫的要求，更談不 上熱風(fēng)爐的高效、節(jié)能與環(huán)保，也做不到高熱風(fēng)溫度下的安全穩(wěn)定地運行。因 此，改進(jìn)燃燒裝置的結(jié)構(gòu)，使其與傳熱-蓄熱裝置間形成恰當(dāng)?shù)嘏渲镁统蔀樘岣?熱風(fēng)爐性能的有效途徑。
三
發(fā)明內(nèi)容
基于上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明之目的就是提出一種氣流環(huán) 形交錯均流噴射預(yù)混穩(wěn)焰的燃燒器，可有效解決煤氣與空氣混合不佳、氣流分
布不均勻及燃燒不完全或不穩(wěn)定的問題，其解決的技術(shù)方案是，包括有圓筒體8、 煤氣分配環(huán)道2a和空氣分配環(huán)道2b，圓筒體8由外墻1和上下移動的內(nèi)墻11 構(gòu)成，外墻置于支承環(huán)板9上，內(nèi)墻與外墻采用迷宮式密封連接10連接在一起， 圓筒體8外墻1內(nèi)設(shè)有同軸的截面為矩形的環(huán)狀矩形環(huán)道，矩形環(huán)道內(nèi)由傾斜 隔墻2C將環(huán)道對稱分為上下兩個腔室，上腔室為煤氣分配環(huán)道2a，下腔室為空 氣分配環(huán)道2b，兩環(huán)道均呈向內(nèi)出氣口逐步收縮的腔室環(huán)道，在各自分配環(huán)道 的最大截面處外端分別有煤氣進(jìn)口管6和空氣進(jìn)口管7接入，在煤氣分配環(huán)道 的上部內(nèi)側(cè)和空氣分配環(huán)道的下部內(nèi)側(cè)分別引出沿周向環(huán)狀交錯分布的煤氣噴 嘴管3a和空氣噴嘴管3b，兩噴嘴管在圓筒體壁中并與其軸線平行，個數(shù)各為 20-40個；兩種噴嘴管在圓筒體內(nèi)分別由上端面引出，形成環(huán)狀交錯布置的煤氣 噴嘴與空氣噴嘴，在兩種噴嘴上面有相連通的由內(nèi)墻和外墻上部間構(gòu)成的同軸 的環(huán)形預(yù)混合槽道4，環(huán)形預(yù)混合槽道4上置有正三角形的正對著噴嘴的均流-阻流檔塊5。
使用上述燃燒器時，煤氣與空氣分別從其入口進(jìn)入各自的氣流分配環(huán)道， 之后經(jīng)由各自的的噴嘴管進(jìn)入環(huán)形預(yù)混合槽，在此做初步的混合后經(jīng)過均流-阻 流檔塊進(jìn)入燃燒空間著火燃燒，燃燒后煙氣按照不同的燃燒室結(jié)構(gòu)有兩種流動 方式；a.如果流經(jīng)經(jīng)拱頂燃燒室(用于熱風(fēng)爐)，則因拱頂阻擋而折返從環(huán)形燃 燒器的中部空間向下(相對向上)流出而進(jìn)入下面的熱交換裝置(或蓄熱室)； 在此過程中上升的混合氣流與下降的煙氣流之間會形成一個回流渦旋，在其作 用下下降氣流會向四周分開而形成類似于管內(nèi)流動的速度分布進(jìn)入熱交換裝 置，高溫回流煙氣也能使上升混合氣流得到預(yù)熱而提前著火實現(xiàn)火焰穩(wěn)定；b. 如果直接進(jìn)入燃燒室而環(huán)形燃燒器中部封閉(用于其它工業(yè)爐)，則燃燒器中部 也會形成回流渦旋，其高溫?zé)煔饽苓_(dá)到預(yù)熱預(yù)混氣流和實現(xiàn)火焰穩(wěn)定的目的， 但氣流的分布一定要經(jīng)過一個均流裝置后才能分布均勻；此外，煤氣與空氣分 配通道的逐步收縮會使得噴嘴管出口流速趨于均勻，再加上均流-阻流檔塊的作 用而使進(jìn)入燃燒室氣流更加均勻與混合良好。這就是該燃燒器能形成高強度燃 燒和均勻的速度溫度雙均勻的作用機制。
總之，這種燃燒器能順利實現(xiàn)煤氣與空氣噴射預(yù)混、回流預(yù)熱、穩(wěn)定燃燒，
從而有效解決了煤氣與空氣混合不佳、氣流分布不均勻、低熱值煤氣燃燒不穩(wěn) 定、燃燒強度低、燃燒溫度不高等關(guān)鍵問題。
四

圖1為本發(fā)明燃燒器整體剖面主視圖。
圖2為本發(fā)明燃燒器俯視圖。
圖3為本發(fā)明燃燒器不同的a、 b流場示意圖(其中12為蓄熱室，13為回 流流場，14為爐膛空間)。
五具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細(xì)的描述。
由圖l、圖2給出，本發(fā)明在具體實施時，燃燒器的圓筒體由耐火磚或耐熱 鑄鐵砌筑成圓筒形，圓筒體8由外墻1和上下移動的內(nèi)墻11構(gòu)成，外墻置于支 承環(huán)板9上，內(nèi)墻與外墻采用迷宮式密封連接10連接在一起，構(gòu)成穩(wěn)定的器體 結(jié)構(gòu)，其內(nèi)砌筑有煤氣與空氣的矩形截面的分配矩形環(huán)道，矩形環(huán)道由傾斜隔 墻2c隔置成兩個腔室(又稱腔道)，上腔室為煤氣分配環(huán)道2a，其上部引出沿 周向均勻分布的煤氣噴嘴管3a，該管引出后向上抵達(dá)環(huán)形預(yù)混合槽道4底部的 噴出口，下腔室為空氣分配環(huán)道2b，其下部引出沿周向均勻分布有空氣噴嘴管 3b，該管引出后向上也抵達(dá)環(huán)形預(yù)混合槽道4下部的噴出口；煤氣與空氣的噴 出口呈交錯排列成環(huán)狀；環(huán)形預(yù)混合槽道4由耐火材料砌筑而成，其底部和噴 嘴管相通，而上部則在噴管出口的正上方安放三角形截面的均流-阻流檔塊5; 煤氣與空氣各自的分配環(huán)道(2a與2b)是由按一定坡度砌筑的傾斜隔墻2c將 整體矩形截面的分配環(huán)道分割而成的結(jié)構(gòu)，它們是對稱的逐步向內(nèi)出氣口收縮 的腔室，在各自最大截面處外端分別接入煤氣進(jìn)口管6和空氣進(jìn)口管7。
這里有必要指出，煤氣、空氣噴嘴管(3a、 3b)的數(shù)目根據(jù)燃燒器的熱負(fù) 荷大小以及燃燒器的直徑而定， 一般各自在20-40個之間；煤氣、空氣噴嘴管 是從環(huán)形預(yù)混合槽道4的底部進(jìn)入，按環(huán)形預(yù)混合槽道4與煤氣、空氣噴嘴管 的位置不同，其進(jìn)入角度會在相對中軸線0° ~30°的角度范圍內(nèi)改變；對應(yīng)的 環(huán)形預(yù)混合槽道4的倒梯形截面的斜邊的傾斜角度也有0。 ~30°的角度改變范 圍；環(huán)形預(yù)混合槽道4上部安裝的均流-阻流檔塊5的數(shù)目》煤氣噴嘴管和空氣
噴嘴管數(shù)目， 一般應(yīng)為一一對應(yīng)，可以是三角形截面也可以是其他形狀，其目 的是起到柵格的均流作用和背向回流穩(wěn)焰作用，但當(dāng)應(yīng)用到熱風(fēng)爐上時其尺寸 就不能太小，而用于工業(yè)爐上時其尺寸就可以小，檔塊數(shù)目亦可以多于噴嘴管。 擋塊的作用在于使氣體混合更均勻，短火焰燃燒均勻，有效提高燃燒強度，節(jié)
約能源35%以上，有效改善環(huán)境狀況，減少污染，是本發(fā)明創(chuàng)造點之一，是其他 燃燒器所沒有的。
對于將燃燒器用于熱風(fēng)爐中，應(yīng)將熱風(fēng)爐的拱頂燃燒室放置在燃燒器的上 部，并一起組成了熱風(fēng)爐的燃燒裝置組合，該裝置組合整體被置于(熱風(fēng)爐鋼 結(jié)構(gòu)外殼的)支承環(huán)板9上，并與內(nèi)墻11之間采用迷宮式密封連接10，以此建
立穩(wěn)定的器體結(jié)構(gòu)，這是本發(fā)明另一特點。
對于將燃燒器用于工業(yè)爐中，應(yīng)將燃燒器安裝在工業(yè)爐的燃燒室爐墻上， 讓燃燒器的噴嘴端朝向燃燒室，并一起組成了工業(yè)爐的燃燒段。布置在燃燒段 燃燒器的個數(shù)與位置，以及大小由工業(yè)爐的熱負(fù)荷和溫度要求而定，其固定方 法可采用多種形式。但燃燒器的結(jié)構(gòu)是不改變的。
總之，本發(fā)明以簡單而合理的結(jié)構(gòu)，有效地解決了燃燒器噴射氣流混合不 佳、燃燒不充分、燃燒氣流速度溫度分布不均等關(guān)鍵問題，如用于熱風(fēng)爐就能 有效地保證熱風(fēng)爐高效、高溫、安全、穩(wěn)定地運行；如用于工業(yè)爐也能有效地 保證熱工業(yè)高效、均溫、等熱強度、且安全與穩(wěn)定地運行；因而能實現(xiàn)節(jié)省燃 料、節(jié)約投資、降低廢氣溫度與排放量、減少環(huán)境污染的良好的經(jīng)濟和社會效。
權(quán)利要求
1、一種氣流環(huán)形交錯均流噴射預(yù)混穩(wěn)焰的燃燒器，包括有圓筒體(8)、煤氣分配環(huán)道(2a)和空氣分配環(huán)道(2b)，其特征在于，圓筒體(8)由外墻(1)和上下移動的內(nèi)墻(11)構(gòu)成，外墻置于支承環(huán)板(9)上，內(nèi)墻與外墻采用迷宮式密封連接(10)連接在一起，圓筒體(8)外墻(1)內(nèi)設(shè)有同軸的截面為矩形的環(huán)狀矩形環(huán)道，矩形環(huán)道內(nèi)由傾斜隔墻2C將環(huán)道對稱分為上下兩個腔室，上腔室為煤氣分配環(huán)道(2a)，下腔室為空氣分配環(huán)道(2b)，兩環(huán)道均呈向內(nèi)出氣口逐步收縮的腔室環(huán)道，在各自分配環(huán)道的最大截面處外端分別有煤氣進(jìn)口管(6)和空氣進(jìn)口管(7)接入，在煤氣分配環(huán)道的上部內(nèi)側(cè)和空氣分配環(huán)道的下部內(nèi)側(cè)分別引出沿周向環(huán)狀交錯分布的煤氣噴嘴管(3a)和空氣噴嘴管(3b)，煤氣噴嘴管(3a)和空氣噴嘴管(3b)在圓筒體壁中并與其軸線平行，個數(shù)各為20～40個；煤氣噴嘴管(3a)和空氣噴嘴管(3b)在圓筒體內(nèi)分別由上端面引出，形成環(huán)狀交錯布置的煤氣噴嘴與空氣噴嘴，在煤氣噴嘴與空氣噴嘴上面有相連通的由內(nèi)墻和外墻上部間構(gòu)成的同軸的環(huán)形預(yù)混合槽道(4)，環(huán)形預(yù)混合槽道(4)上置有正三角形的正對著噴嘴的均流-阻流檔塊(5)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氣流環(huán)形交錯均流噴射預(yù)混穩(wěn)焰的燃燒器，其特 征在于，所說的煤氣分配環(huán)道(2a)與空氣分配環(huán)道(2b)是由呈坡度砌筑的 傾斜隔墻(2c)將整體矩形截面的分配環(huán)道分割而成的結(jié)構(gòu)，它們是對稱的逐 步向內(nèi)出氣口收縮的腔室，在各自最大截面處外端分別接入煤氣進(jìn)口管(6)和 空氣進(jìn)口管(7)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣流環(huán)形交錯均流噴射預(yù)混穩(wěn)焰的燃燒器，其特 征在于，所說的煤氣、空氣噴嘴管是從環(huán)形預(yù)混合槽道(4)的底部進(jìn)入，其進(jìn) 入角度為在相對中軸線0。 ~30° ，對應(yīng)的環(huán)形預(yù)混合槽道(4)的倒梯形截面的 斜邊的傾斜角度為O。 ~30° 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣流環(huán)形交錯均流噴射預(yù)混穩(wěn)焰的燃燒器，其特 征在于，所說的環(huán)形預(yù)混合槽道(4)上部安裝的均流-阻流檔塊(5)的數(shù)目》 煤氣噴嘴管和空氣噴嘴管數(shù)目。
全文摘要
本發(fā)明涉及氣流環(huán)形交錯均流噴射預(yù)混穩(wěn)焰的燃燒器，可有效解決煤氣與空氣混合不佳、氣流分布不均勻及燃燒不完全或不穩(wěn)定的問題，其結(jié)構(gòu)是，圓筒體由外墻和上下移動的內(nèi)墻構(gòu)成，外墻置于支承環(huán)板上，內(nèi)、外墻用迷宮式密封連接連接，外墻內(nèi)設(shè)有的環(huán)狀矩形環(huán)道由傾斜隔墻將環(huán)道對稱分為上腔室煤氣分配環(huán)道，下腔室空氣分配環(huán)道，在各自分配環(huán)道的最大截面處外端分別有煤氣進(jìn)口管和空氣進(jìn)口管接入，在煤氣分配環(huán)道的上部內(nèi)側(cè)和空氣分配環(huán)道的下部內(nèi)側(cè)分別引出煤氣噴嘴管和空氣噴嘴管，在兩種噴嘴上面有相連通的環(huán)形預(yù)混合槽道，其上置有均流-阻流擋塊，本發(fā)明實現(xiàn)了煤氣與空氣噴射預(yù)混、回流預(yù)熱、穩(wěn)定燃燒，有巨大的經(jīng)濟和社會效益。
文檔編號F23D14/04GK101382286SQ20081023058
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月27日
發(fā)明者劉世聚, 劉力銘, 范劍超, 陳維漢 申請人:鄭州豫興耐火材料有限公司